CC BY
22
УДК 664. 8. 039. 51
Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей
ржаных
Вороненко Б. А., Демидов С. Ф., Беляева С. С. [email protected]
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Получены температурные кривые на поверхности, в слое продукта и на подложке при инфракрасной сушке на тефлоновой ленте.
Ключевые слова: распределение температур, инфракрасное излучение, отруби ржаные.
Temperature graphs treatment of rye-bran by infra-red radiation Voronenko B. A., Demidov S.F., Belyaeva S.S. [email protected]
Saint-Petersburg state university of refregiration and food technology
Temperature graphs treatment of rye-bran by infra-red radiation on the surface, in the center of the product and on the sheet is gotten.
Key words: distribution of temperatures, infrared radiation, rye-bran.
Отруби — побочный продукт мукомольного производства, представляет собой твердую оболочку зерна. Рекомендуется в качестве дополнительного источника пищевых волокон и кальция. Употребление в сутки 65 г продукта обеспечивает 100% суточной потребности в пищевых волокнах. Недостаток в рационе питания клетчатки (пищевых волокон) приводит к дисбактериозу и является одной из причин заболевания кишечника. Отруби ржаные нашли широкое применение в пекарной, кондитерской и микробиологической промышленностях в качестве витаминной добавки. Широкое использование отрубей ржаных для производства продуктов диетического питания сдерживается их нестойкостью при хранении из-за большого содержания в них ненасыщенных жирных кислот. Они быстро окисляются, что придаёт им неприятный вкус и запах. Для сохранения органолептических показателей необходимо сушить отруби ржаные до конечной влагосодержания 6%.
Цель данного этапа работы — получить температурные кривые отрубей ржаных при инфракрасной сушке с выделенной длиной волны на
поверхности и в слое в зависимости от динамических и конструктивных параметров.
Исходное влагосодержание отрубей ржаных составляло 13-14 %, конечная 6 %.
В экспериментальном стенде ИК-излучатели с отражателями установливали сверху относительно поддона с подложкой из тефлоновой ленты. Измерение плотности теплового потока осуществлялось при помощи термоэлектрических датчиков плотности теплового потока ДТП 0524 -Р-О-П-50-50-ж-0 [1].
Для регулировки плотности теплового потока, падающего на отруби ржаные, менялись значения сопротивления нихромовой спирали ИК-излучателя.
Для измерения напряжения на клеммах ИК-излучателей в диапазоне 210-220 В использовался вольтметр.
Для снятия температурных полей в центре слоя отрубей ржаных и на подложке использовались хромель-алюмелевые ТХА 9419-23 термопары градуировки ХА94, с диаметром проволоки 2,5-10-4м [2].
Многоканальный измеритель теплопроводности ИТ-2 [3] в комплекте с преобразователями плотности теплового потока и ТХА (ХА94) термопарами использовался в качестве устройства автоматизированного сбора и обработки информации. Результаты измерения (в мВ, Вт/м или °С) записывались в файл и выводились на монитор ПК в виде таблицы.
Измерение температуры поверхности отрубей ржаных производилось при помощи дистанционного неконтактного инфракрасного термометра Яа^ек М1шТешр МТ6.
На основе экспериментальных данных были построены графики зависимости температуры (на поверхности продукта, в центре слоя и на подложке) от времени сушки.
К
во
¿о
зо
Рис. 1. Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 5,26 кВт/м2 при толщине слоя продукта 10 мм и расстоянии от продукта до ИК-излучателя 60 мм: 1- на поверхности; 2- в центре; 3- на подложке
о <50
Рис. 2. Температурные кривые инфракрасной сушки отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 5,26 кВт/м2 при расстоянии до ИК-излучателя 60 мм и при толщине слоя продукта 5 мм: 1 - на поверхности слоя; 2- в центре; 3- на подложке.
Рис. 3. Температурные кривые инфракрасной сушки ржаных отрубей при плотности теплового потока ИК-излучателя 4,48 кВт/м2 и толщине слоя продукта 10 мм: 1 - на поверхности слоя; 2- в центре слоя; 3- на подложке
Рис. 4. Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 4,48 кВт/м2 и толщине слоя 5 мм: 1- на поверхности слоя; 2- в центре слоя; 3- на подложке
Из приведенных графиков на рис. 1 и 2 видно, что температура на поверхности слоя ржаных отрубей находится в пределах от 55 до 65 °С, при этом она не превышает температуру, при которой происходит денатурация белка и, как следствие, потеря питательных свойств продукта. Из всех выше приведённых графиков следует, что прогрев интенсивней у отрубей ржаных при плотности теплового потока 5,26 кВт/м2.
При сушке отрубей ржаных от начального влагосодержания 13-14 % до конечного 6 % температура на поверхности составляет 60±5 °С, температура в слое 40±5 °С и температура на подложке 29±1 °С.
На рис. 5 показана номограмма для расчета времени сушки при инфракрасной сушке отрубей в зависимости от конструктивных и динамических параметров до конечного влагосодержания 6 % [4].
Была проведена аппроксимация температур на поверхности слоя продукта, получена формула расчёта температур на поверхности слоя: 1 = 1+ (1, — гХ! - е"кт) , (1)
где ^ -начальная температура продукта на поверхности, °С; й -конечная температура продукта на поверхности слоя, °С; к — коэффициент затухания температурной кривой на поверхности слоя продукта; т -время обработки продукта, мин. Данные расчёта приведены в таблице 1.
Таблица 1. Данные для расчёта температурных кривых
q, кВт/м2 Ьл, мм t = Ю + (Ь — Ю)(1 -
5,26 10 1 = + — - е-«)
5,26 5 1 = Ъ> + (Ь —Ъ>)(1
4,48 10 1 = Ъ> + (Ь — -еГ0'23*)
4,48 5 1 = Ъ> + (Ь — Ъ>)(1 -еГ0**)
Расхождение экспериментальных данных с аналитическими не превышает ±5 %.
Рис. 5. Номограмма определения времени сушки отрубей ржаных в зависимости от конструктивных и динамических параметров: ^л -высоты слоя, мм; Н -расстояния от ИК-излучателя до продукта, мм; q- плотности теплового потока, кВт/м2.
Применяя номограмму рис. 5 возможно рассчитать по уравнению (1) температуру на поверхности в зависимости от конструктивных и
динамических параметров.
Данные исследования используются при разработке аппарата для ИК-сушки отрубей ржаных производительностью 100 кг/ч.
Литература:
1. Датчик плотности теплового потока ДТП 0924. Паспорт. ОАО НПП «Эталон», г. Омск.
1. Преобразователи термоэлектрические ТХА-9419. Паспорт ДДШ 0.282.006 ПС. ОАО НПП "Эталон", г. Омск.
2. Измеритель теплопроводности многоканальный ИТ-2. Руководство по эксплуатации ДДШ 2. 393. 005 РЭ. г. Омск.
3. Демидов С.Ф., Беляева С.С., Вороненко Б.А., Демидов А.С. Кинетика сушки отрубей ржаных инфракрасным излучением // Новые технологии. 2012.№1.
